Dall'agave non solo tequila e spago

Sperimentata in Sicilia ai tempi del fascismo, l'agave ha un interessante potenziale come bioraffineria. A cura di Mario A. Rosato

Mario A. Rosato di Mario A. Rosato

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Agave americana (piante grandi di colore bluastro) e varietà picta (piante più picole con foglie striate verdi e gialle)
Fonte foto: Andrea Moro, Università di Trieste (per la fonte completa vedi in fondo all'articolo)

Il genere Agave appartiene alla famiglia delle Asparagacee e comprende circa 350 specie di piante monocotiledoni. In Italia sono comuni due specie: l'Agave americana e l'Agave sisalana. La prima venne introdotta nel XVIII secolo come pianta ornamentale - in particolare le sottospecie: picta, marginata, franzosinii alias beaulieriana - e ormai si ritiene naturalizzata in Sicilia e invadente in quasi tutte le altre regioni. La seconda veniva coltivata in Sicilia per lo sfruttamento delle sue fibre nel settore tessile (video seguente). Attualmente la si trova occasionalmente anche in Puglia e Sardegna.


La coltivazione dell'agave nei pressi di Acquedolci (Me). Giornale Luce B1373 del 14/09/1938. Istituto Luce

Tutte le specie del genere Agave sono originarie dell'America Centrale e si caratterizzano per il loro particolare metabolismo, noto nella letteratura scientifica come Cam (Crassuleacean acid metabolism, metabolismo acido delle Crasulacee), frutto di milioni di anni di adattamento ai climi secchi. Il Cam è una caratteristica comune all'agave e al fico d'India (Opuntia ficus indica), che le rende adatte ad essere coltivate nei terreni marginali aridi del Mediterraneo (Rif. [i]). L'efficienza idrica delle piante Cam è di 10-40 grammi di CO2 accumulata nella loro biomassa per grammi di acqua traspirata, mentre nelle piante C3 (riso, frumento, soia e tutti gli alberi) è di solo 1-3 e in quelle C4 (canna da zucchero, mais) è di 2-5 grammi CO2/grammi H2O, rispettivamente (Rif. [ii]).

Le popolazioni centroamericane sfruttarono le innumerevoli specie di agave sin dalla preistoria. L'utilizzo a noi più noto è la produzione di tequila, ma questo è un prodotto relativamente recente ed "europeizzato". Il distillato tradizionale delle popolazioni mesoamericane, ancora ubiquo in Messico, è il mezcal, prodotto con agave di diverse specie. Tequila è invece una denominazione geografica protetta: si applica al mezcal prodotto esclusivamente con la specie Agave tequilana, in un ristretto numero di municipi messicani e seguendo un disciplinare standardizzato, che ammette però anche l'aggiunta di zucchero di canna o sciroppo di mais.


Una risorsa molto versatile

Gli utilizzi tradizionali e quelli sviluppati in tempi più moderni sfruttano praticamente tutta la pianta:
  • Fibra tessile. Il filo sisal, utilizzato per la fabbricazione di spago e sacchi industriali, si ricava dalle foglie della specie A. sisalana, ma è possibile ottenere fibre simili anche dalle altre specie di agave.
  • Carta e cartone. Le popolazioni mesoamericane producevano la carta di maguey (Rif. [iii]), una specie di cartone molto simile al papiro degli antichi egizi. Il basso contenuto di lignina (3%-15% su base secca) e l'alto contenuto di cellulosa (68%, Rif. [iv]) rende l'agave una possibile fonte di fibra per la produzione sostenibile di pasta di carta, aiutando così a preservare le foreste.
  • Edulcorante. L'aguamiel o miele messicano è una specie di sciroppo ricavato dalla savia della pianta "castrata", cioè privata dallo stelo che spunta dal centro durante la fioritura. La savia che cola dal taglio - mantenuto aperto mediante raschiature periodiche - viene raccolta manualmente in un recipiente. Grazie allo sforzo biologico, indotto dalla fioritura, la pianta "pompa" fino a 10 litri di savia alla settimana per circa tre settimane. La savia viene addensata mediante bollitura evitando così la fermentazione del prodotto finito. Il miele di agave è un prebiotico con umidità pari all'89%. La sua frazione solida è composta da: proteine (3,5%), minerali (3,1%, fra i quali ferro, rame, zinco e magnesio); 61,3% di zuccheri - dei quali 32,6% fruttosio - e vitamine B1, B2, B3, B6 e C (Rif. [v]) e infine contiene una serie di aminoacidi essenziali e antiossidanti.
  • Foraggio per ruminanti. Sebbene la linfa d'agave sia ricca di zuccheri, le foglie contengono saponine, acido ossalico e altri composti irritanti non identificati, che causano dermatite a contatto con la pelle e mucose (Rif. [vi]). Le foglie di agave vengono somministrate agli animali nei periodi di siccità, tipici degli altopiani messicani, ma solo dopo la loro triturazione ed insilaggio. La digeribilità in vitro è dell'88% nel test di ventiquattro ore (Rif. [vii]). Siccome il contenuto proteico è basso l'insilato di agave va integrato con quello di erba medica (Rif. [viii]).
  • Alimentazione umana. Le foglie d'agave vengono raschiate per eliminare la cuticola, poiché contenente i principi urticanti, e la polpa così ottenuta viene cotta per saccarificare l'inulina, rendendo più digeribile e dolce il prodotto.
  • Fonte di inulina. L'inulina è un fruttano, cioè un polimero del fruttosio. Viene utilizzato dall'industria nutraceutica come prebiotico, perché è poco digeribile e quindi ipocalorico, ma stimola la crescita dei fermenti lattici dell'intestino, previene il cancro al colon e abbassa il colesterolo. L'inulina in polvere viene anche impiegata nell'industria alimentare come addensante per maionese, yogurt e creme dietetiche. Le foglie ed il cuore dell'agave sono ricche di questo polisaccaride, il cui processo d'estrazione è abbastanza semplice (Rif. [ix]). L'estrazione d'inulina si reputa un'alternativa sostenibile, di maggiore valore aggiunto per l'agricoltore, rispetto alla classica produzione di tequila o fibra (Rif. [x]).
  • I composti tossici estratti dalle foglie di agave sono stati sperimentati con successo per combattere gli afidi del cavolo (Rif. [xi]).
  • Curiosità storica. Durante il regime fascista fu almeno teorizzata la coltivazione di A. sisalana nelle colonie africane per sopperire alla mancanza di combustibili fossili, come si evince da due pubblicazioni del 1929 (Rif. [xii]) e del 1936 (Rif. [xiii]).
    La prima recita: "Ruralizzando le colonie con 50.000 kmq coltivati ad agave o ad arachide, si possono avere ogni anno 5.000.000 ton di combustibile liquido vegetale".
    La seconda è un poco meno specifica sulla produttività, ma contiene un approccio che oggi diremmo "di economia circolare": "La produzione di alcol etilico nelle colonie italiane offre, come è noto, larghe possibilità, molte essendo le materie prime dalle quali può essere tratto, con procedimenti a carattere prevalentemente industriale, come il Sisal (Agave sisalana) e le melasse residuate dalla produzione della canna di zucchero. (omissis) Sotto un aspetto particolarmente favorevole si presenta, in alcune delle nostre Colonie, la produzione dell'alcol di Sisal, perché si tratta della più conveniente utilizzazione di ciò che resta della pianta dopo che essa ha fornito la fibra, che costituisce lo scopo fondamentale della coltivazione".


Alta produttività in terreni marginali

Tutte le specie d'agave si riproducono mediante polloni, che la pianta produce in quantità, mediante bulbilli che si sviluppano sullo stesso stelo che porta le infiorescenze, e per semi. Gli ultimi due metodi sono poco utilizzati perché tutte le specie d'agave fioriscono solo una volta, raggiunti i cinque-venti anni d'età, e muoiono quando i semi maturano. La riproduzione vegetativa, oltre ad essere abbastanza costante lungo l'intera vita della pianta, già dal secondo anno consente anche una selezione più accurata dei tratti fenotipici, perché i polloni sono cloni della pianta madre.

Sebbene l'agave sia in grado di resistere in condizioni estreme di siccità e suoli poveri, la sua produttività di biomassa dipende direttamente dalla disponibilità d'acqua e nutrienti. Allo stato selvatico, o nelle coltivazioni tradizionali messicane senza alcun apporto agronomico, la produttività di biomassa va da 1 a 34 tonnellate/ettaro.anno (su base secca). Nelle coltivazioni irrigue, con densità fino a 9mila piante/ettaro, è possibile ottenere produttività fino a 42 tonnellate/ettaro.anno di sostanza secca (Rif. [xiv]).

La massima produttività di biomassa si concentra però negli ultimi anni di vita della pianta, solitamente dopo il quinto anno, e si ottiene grazie ad un'adeguata irrigazione, ma dipende anche dal tipo di suolo. Nello Yucatán, regione avente precipitazioni dell'ordine di 981 millimetri/anno, la resa di biomassa senza irrigazione è stata di 16 tonnellate/ettaro.anno, perché il terreno è carsico e non trattiene l'umidità. La resa di biomassa varia anche con la specie.

Purtroppo, la bibliografia più abbondate si riferisce all'A. tequilana e all'A. sisalana, le due specie meglio studiate perché maggiormente sfruttate in Messico. Nel caso concreto dell'Italia, e in particolare la Sicilia, mancano dati specifici per la specie più diffusa, Agave americana. Questa specie è stata sperimentata negli Usa come coltura da biomassa (Rif. [xv]). Con un apporto idrico totale di 530 millimetri/anno (pioggia più irrigazione) ed una densità d'impianto pari a 2mila piante/ettaro - tipica però nella coltivazione di A. tequilana, dettata dalla particolare tecnica di lavorazione della stessa -, la resa totale di biomassa secca al terzo anno ha superato le 30 tonnellate/ettaro. Con un apporto idrico pari a 760 millimetri/anno - lo stesso ordine di grandezza delle precipitazioni in Sicilia - la produttività di biomassa secca è stata di 24 tonnellate/ettaro. Questo dato apparentemente contraddittorio si deve all'attacco del punteruolo nero dell'agave (Scyphophorus acupunctatus, presente anche nel nostro territorio). Durante la sperimentazione, il punteruolo ha decimato maggiormente le piante più rigogliose, falsando dunque i risultati. Nella sperimentazione statunitense, l'A. americana sopravvisse a due ghiacciate da -6°C e -8°C durante il secondo anno. Al terzo anno, ogni pianta produsse dai tre ai quattro polloni. Possiamo ragionevolmente stimare che, se si aumentasse la densità oltre 4mila piante/ettaro - valore più consono con una produzione a scopo puramente energetico, con rotazione breve - e con adeguate misure di difesa dal punteruolo nero, sarebbe possibile ottenere rese fra 30 e 40 tonnellate/ettaro su turni di tre anni, con il solo regime di piogge siciliano.


Possibili utilizzi in Italia

La frazione cellulosica, circa 20 tonnellate/ettaro ogni tre anni, potrebbe fruttare un'interessante produzione di bioetanolo di seconda generazione stimata pari a 13 m3/ettaro ogni tre anni (rendimento di fermentazione di 175 gal/tonnellata, ovvero 0,66 m3 di etanolo/tonnellata di cellulosa). Tale rendimento si potrebbe spingere ulteriormente utilizzando i succhi saccarini e l'inulina, che l'A. americana possiede comunque, anche se in misura minore rispetto alla specie A. tequilana. In un'ottica di economia circolare, i residui di fermentazione andrebbero destinati alla digestione anaerobica, in modo da utilizzare il biogas per il processo di distillazione, ed il digestato andrebbe restituito al terreno come concimazione previa al ciclo di piantagione successivo.

Un processo più semplice, adatto per produzioni artigianali o semi-industriali, potrebbe essere la produzione congiunta di "miele messicano", inulina e biomassa. Lo sciroppo si può ricavare industrialmente mediante semplice spremitura delle foglie fresche, filtrazione e bollitura del succo fino alla concentrazione desiderata. L'inulina si ricava dal cuore rimasto dopo il taglio delle foglie (la cosiddetta pigna). Il residuo di entrambe le lavorazioni si potrebbe utilizzare per la produzione di pellet oppure di pasta di carta, o come sottoprodotto per digestione anaerobica, raggiungendo così il paradigma dell'economia circolare in terreni marginali.

In base alla letteratura disponibile, supponendo una produttività di 40 tonnellate di biomassa fresca, possiamo stimare le seguenti rese per ettaro in cicli di tre anni:
  • Zuccheri (Rif. [xvi]): la savia rappresenta circa il 50% della biomassa, al momento del raccolto, e contiene circa 1,5% di zuccheri solubili (glucosio e fruttosio). Supponendo di evaporare l'85% della savia, si otterrebbero 3 tonnellate di sciroppo, avente il 10% di zucchero.
  • Inulina (Rif. [ix]): 0,2-0,3 tonnellate.
  • Frazione residua: 15-18 tonnellate (circa 13 tonnellate di cellulosa e il resto lignina e solidi residui).


Conclusioni

Quasi sicuramente non vedremo mai in commercio bottiglie di "trisquila" o di "siculmezcal" perché:
  • l'A. americana coltivata in cicli brevi produce meno zuccheri fermentescibili rispetto all'A. tequilana in cicli di sei-otto anni;
  • la produzione di distillati con le tecniche tradizionali messicane richiede molta mano d'opera, rendendo un ipotetico prodotto italiano poco competitivo rispetto alla tequila Doc.

La coltivazione di agave con alta densità d'impianto e mezzi meccanizzati di raccolto, a scopo puramente energetico o misto energetico-alimentare, ha invece un grande potenziale per convertire i terreni marginali semi-aridi del Meridione in bioraffinerie.


Bibliografia

[i] Von Cossel, M.; Wagner, M.; Lask, J.; Magenau, E.; Bauerle, A.; Von Cossel, V.; Warrach-Sagi, K.; Elbersen, B.; Staritsky, I.; Van Eupen, M.; Iqbal, Y.; Jablonowski, N.D.; Happe, S.; Fernando, A.L.; Scordia, D.; Cosentino, S.L.; Wulfmeyer, V.; Lewandowski, I.; Winkler, B. Prospects of bioenergy cropping systems for a more social-ecologically sound bioeconomy. Agronomy 2019, 9, 605.
[ii] J.R. Bowyer, R.C. Leegood, editors P.M. Dey, J.B. Harborne, Plant biochemistry, Chapter 2 - Photosynthesis
academic press, 1997, Pages 49-p4, Isbn 9780122146749. Visita anche questa pagina.
[iii] Carolusa  González Tirado 1, Gabriela Cruz Chagoyán; Maguey paper as documentary support: study of a colonial Huexotzinca codex.16 de mayo de 2013.
[iv] Davis, S.C.; Dohleman, F.G.; Long, S.P. The global potential for Agave as a biofuel feedstock. Gcb Bioenergy 2011, 3, 68-78.
[v] Romero-López, M.R. & Osorio-Díaz, P. & Flores-Morales, A. & Robledo, Norma & Mora-Escobedo, Rosalva. (2015). Composicion quimica, capacidad antioxidante y el efecto prebiotico del aguamiel (Agave atrovirens) dutante su fermentacion in vitro. Revista mexicana de Ingeniería química 16652738. 14. 281-292.
[vi] Spoerke, D and Smolinske, S.; Toxicity of houseplants; pagina 64, Crc press, 1953.
[vii] Gómez Vásquez, A.; Digestibilidad 'in vitro' de dos variedades de Maguey (Agave salmiana y  Agave americana), tesi di laurea.
[viii] Carrasco Neri, I.; Caracterizacion nutricional y digestibilidad in vitro de la inflorescencia del maguey (Agave salmiana) con aditivos, tesi di laurea.
[ix] Godinez-Hernandez, César I. et al. Extracción y caracterización de fructanos de Agave salmiana Otto ex Salm-Dyck.Rev. Chapingo ser. cienc. for. ambient [online]. 2016, vol.22, n.1 [cited  2020-03-30], pp.59-72. Issn 2007-4018. Visita anche questa pagina.
[x] Ibáñez Vázquez et al, Cadena de suministro: Inulina de Agave, Durango, México 2015.
[xi] Pereira et al.; Control of brevicoryne brassicae (Hemiptera: Aphididae) with extracts of Agave americana var. Marginata Trel. in Brassica oleracea crops, Annals of applied biology, Wiley, 2018. DOI: 10.1111/aab.12471.
[xii] Col. Luigi Barberis, Il combustibile liquido e la possibilità della sua produzione nelle colonie italiane, citato in Annali dei lavori pubblici, 1929, pag. 267.
[xiii] A. Merendi, Alcuni aspetti della produzione di carburanti di origine vegetale nelle Colonie italiane. L'Agricoltura coloniale, Roma, anno 30, n. 6 e 7,  giugno e luglio 1936. Citato in Annali dei lavori pubblici, 1936, pag. 735-736.
[xiv] Zúñiga Estrada et al.; Características y productividad de una planta Mac, Agave tequilana desarrollada con fertigación en Tamaulipas, México. Revista mexicana de Ciencias agrícolas volumen 9 número 3 01 de abril - 15 de mayo, 2018.
[xv] Davis, S.C., Kuzmick, E.R., Niechayev, N. and Hunsaker, D.J. (2017), Productivity and water use efficiency of Agave americana in the first field trial as bioenergy feedstock on arid lands. Gcb Bioenergy, 9: 314-325.
[xvi] Visita questa pagina.


Fonte foto completa: Andrea Moro, dipartimento di Scienze della vita, Università di Trieste - progetto Dryades - Comune di Arco, arboreto, Tn, Trentino Alto Adige, Italia - Image licensed under a Creative Commons Attribution Non Commercial Share-Alike 3.0 License

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Fonte: Agronotizie

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